Xin chào các bạn! Khi nói về thám hiểm không gian, một trong những câu hỏi cơ bản nhất là: Cần gì để thoát khỏi lực hấp dẫn của Trái Đất và tiến vào hệ mặt trời?

Với sự phát triển của công nghệ, sự tò mò xung quanh vấn đề này ngày càng gia tăng. Nhưng liệu một tên lửa có thể thoát khỏi sức hút của Trái Đất với vận tốc chỉ 1 mét mỗi giây?

Hãy cùng đi sâu vào khám phá các khía cạnh vật lý, công nghệ, và những tác động thực tế của kịch bản này.

Hiểu về vận tốc thoát

Trước hết, cần hiểu khái niệm vận tốc thoát. Vận tốc thoát chỉ tốc độ tối thiểu cần thiết để một vật thể có thể rời khỏi trường hấp dẫn của Trái Đất mà không cần đẩy thêm. Với Trái Đất, vận tốc này vào khoảng 11,2 km/giây (tương đương khoảng 25.000 dặm/giờ). Đây là tốc độ một tên lửa phải đạt được để thoát khỏi bầu khí quyển và lực hấp dẫn của Trái Đất mà không cần thêm nhiên liệu. Vận tốc 1 mét mỗi giây thì quá chậm so với vận tốc cần thiết này. Thực tế, nó chậm đến mức một tên lửa di chuyển với tốc độ này thậm chí không thể vượt qua lớp khí quyển đầu tiên của Trái Đất. Để dễ hình dung, 1 mét mỗi giây chỉ khoảng 3,6 km/giờ, hoàn toàn không đủ để vượt qua lực hấp dẫn của Trái Đất.

Tại sao vận tốc thoát rất quan trọng

Vận tốc thoát phụ thuộc vào khối lượng của Trái Đất và khoảng cách từ trung tâm hành tinh. Một tên lửa cần đạt tốc độ này để khắc phục lực hút giữ nó lại trên Trái Đất. Nếu không đạt được vận tốc thoát, tốc độ của tên lửa sẽ không đủ để vượt qua lực hấp dẫn, và nó sẽ dần rơi trở lại hành tinh. Mặc dù khái niệm vận tốc thoát đơn giản hóa vấn đề, thực tế các tên lửa không cần đạt được tốc độ đó ngay lập tức. Chúng được thúc đẩy dần dần bởi các tầng đẩy nhiều giai đoạn để tích lũy động lượng theo thời gian. Tuy nhiên, mức ngưỡng tối thiểu vẫn rất quan trọng để hiểu tại sao vận tốc 1 mét mỗi giây là hoàn toàn không đủ.

Vai trò của hệ thống đẩy tên lửa

Ngoài tốc độ, lực đẩy đóng vai trò quan trọng trong thám hiểm không gian. Các tên lửa hiện đại, như loại được sử dụng trong các sứ mệnh Artemis hay Falcon Heavy của SpaceX, phụ thuộc vào những hệ thống đẩy mạnh mẽ cung cấp lực đẩy từng bước một. Nếu không có sự thúc đẩy liên tục của các tầng đẩy nhiều giai đoạn, một tên lửa với vận tốc 1 mét mỗi giây không chỉ không đạt được vận tốc thoát mà còn bị kéo trở lại Trái Đất trước khi kịp rời khỏi bầu khí quyển. Ngay cả những tàu không gian nhỏ, chẳng hạn như Rover Curiosity của NASA hoặc Rover Perseverance trên sao Hỏa, cũng cần những hệ thống đẩy tiên tiến để tăng tốc lên nhiều lần so với 1 mét mỗi giây trong hành trình tới hành tinh đỏ.

1 mét mỗi giây là nhanh đến mức nào?

Để dễ hình dung tốc độ 1 mét mỗi giây là chậm như thế nào trong bối cảnh du hành không gian, hãy cân nhắc vài trường hợp phổ biến: - Một người chạy nước rút nhanh có thể đạt khoảng 10 mét mỗi giây, tức là tên lửa này sẽ di chuyển chậm hơn một người chạy nhanh gấp 10 lần. - Các máy bay thương mại bay với tốc độ khoảng 250 mét mỗi giây, tức là nhanh hơn gấp 250 lần so với vận tốc 1 mét mỗi giây của tên lửa.

Tầm quan trọng của vận tốc trong du hành không gian

Thách thức trong du hành không gian không chỉ là đạt được vận tốc thoát mà còn duy trì nó. Để một tàu vũ trụ di chuyển qua hệ mặt trời, nó cần đạt được tốc độ cao để vượt qua khoảng cách khổng lồ giữa các hành tinh, mặt trăng và các thiên thể khác. Chẳng hạn, tàu thăm dò Parker Solar Probe di chuyển với vận tốc đáng kinh ngạc 700.000 km/giờ khi tiến gần Mặt Trời. Vận tốc này rất cần thiết để tiếp cận mục tiêu và chịu được điều kiện khắc nghiệt trong không gian. Sứ mệnh New Horizons, đã ghé thăm sao Diêm Vương, đạt tốc độ trên 58.500 km/giờ, cho phép nó vượt qua khoảng cách từ Trái Đất đến sao Diêm Vương chỉ trong hơn 9 năm.

Việc thoát khỏi trọng lực Trái Đất không hề dễ dàng, và vận tốc chỉ 1 mét mỗi giây là quá thấp để thực hiện điều này. Các nguyên lý vật lý về vận tốc thoát, cùng với nhu cầu về lực đẩy mạnh mẽ và khoảng cách rộng lớn của không gian, đồng nghĩa với việc các tên lửa cần đạt vận tốc lớn hơn rất nhiều để có thể tiến vào hệ mặt trời.

Các bạn thân mến! Khi công nghệ du hành không gian ngày càng phát triển, tương lai của thám hiểm vũ trụ sẽ phụ thuộc vào việc đạt được và vượt qua các vận tốc này, khiến 1 mét mỗi giây trở thành một tốc độ không thực tế cho các sứ mệnh liên hành tinh.